Kugelstrahlen / Kugelstrahlverfahren / Kugelstrahlen (kontrolliert)
Was ist Shot Peening (Kugelstrahlen)?
Die verfestigende Strahlbearbeitung (Kugelstrahlen) wird hauptsächlich in der Luft- und Raumfahrtindustrie, im Energiesektor, im Bergbau sowie in der Automobilindustrie eingesetzt. Zu den Bauteilen, die am häufigsten einen Kugelstrahlprozess erfordern, gehören verschiedene Arten von Federn, Antriebswellen, Kurbelwellen, Zahnräder, Pleuelstangen, Lenkungsteile, Getriebe, Turbinenschaufeln, Rotoren, Schaufeln und andere.
Shot Peening nutzt die Energie eines Strahlmittelstroms, der unter Druck oder mittels Zentrifugalkraft auf die Oberfläche des bearbeiteten Materials geschleudert wird. Im Gegensatz zum herkömmlichen Strahlen ist beim Kugelstrahlen (Shot Peening) die Kontrolle des Bearbeitungsmediums (Größe, Form, Härte), der Intensität (Energie – Almen-Kontrolle und Sättigungskurve), der Überdeckung (mind. 98 %) sowie der Bearbeitungsparameter während des Prozesses (d. h. Druck, Radgeschwindigkeit, Tischgeschwindigkeit / Robotervorschub, Mediumdurchfluss etc.) entscheidend. Die Anforderungen an die Kontrolle vor, während und nach dem Prozess variieren je nach Kundenwunsch.
Das in diesem Prozess verwendete Medium (Kugeln) weist je nach Bedarf unterschiedliche Größen, Formen, Härtegrade und Materialien auf.
Arten der Strahlmittel (Material):
- Stahlguss (cast steel shot)
- Edelstahl (stainless steel shot)
- Konditionierter Drahtkorn (conditioned cut wire shot)
- Glasperlen (glass bead shot)
- Keramikperlen (ceramic bead shot)
Dem Kugelstrahlen (Shot Peening) werden am häufigsten unterzogen:
- Federn
- Zahnräder
- Drehstäbe
- Turbinenelemente
- Kurbelwellen
- Pleuelstangen
- Antriebswellen
- Halterungen und Konstruktionen
Was ist der Prozess des Kugelstrahlens?
Die Idee des Kugelstrahlens basiert auf dem kontrollierten, wiederholbaren Auftreffen speziell vorbereiteter Kugeln auf die Materialoberfläche. Jeder Einschlag verursacht Mikrodeformationen in der Materialstruktur, was zu einer Ausdehnung der Oberflächenschicht führt. Ein entscheidender Punkt ist hierbei die Kontrolle der Kraft und der Menge der Kugeln, um die gewünschten Effekte zu erzielen, ohne die bearbeitete Oberfläche übermäßig zu beschädigen.
Das Kugelstrahlen (Shot Peening) ist auf den ersten Blick ein Prozess, der dem herkömmlichen Strahlen sehr ähnlich ist. Beim Kugelstrahlen wird die bearbeitete Oberfläche jedoch mit kugelförmigen Strahlmittelkörnern „bombardiert“. Die so entstehenden Druckeigenspannungen verhindern und verzögern die Entstehung von Mikrorissen auf der Oberfläche der bearbeiteten Elemente.
Das Kugelstrahlen (Shot Peening) ist die wirtschaftlichste und praktischste Methode, um Druckeigenspannungen in die Oberfläche einzubringen. Diese Spannungen bewirken zudem eine deutlich bessere Korrosionsbeständigkeit, einschlieβlich einer erhöhten Widerstandsfähigkeit gegen Reibkorrosion (Fretting) und Grübchenbildung (Pitting).
Die verfestigende Strahlbearbeitung wird vor allem in der Luft- und Raumfahrt sowie im Automobilsektor eingesetzt. Dazu gehören beispielsweise Federn, Antriebswellen, Kurbelwellen, Zahnräder, Pleuelstangen sowie Teile des Lenksystems und des Getriebes, Turbinenschaufeln usw. Die Anwendung dieses Verfahrens ermöglicht es, das Gewicht eines Bauteils bei gleichbleibender mechanischer Belastbarkeit zu reduzieren. Daraus ergeben sich unter anderem Gewichtsvorteile, die zu Einsparungen beim Kraftstoffverbrauch führen.
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